(57)【要約】【課題】  フェノール樹脂が持つ特性を損なうことなく、機械的強度が良好であり、且つ成形性、硬化特性に優れたフェノール樹脂成形材料を提供する。【解決手段】  ノボラック型フェノール樹脂と、一次粒子の平均粒径が５〜３０ｎｍの酸化マグネシウムとを含有することを特徴とし、好ましくは前記酸化マグネシウムの二次粒子の平均粒径は５０〜２００ｎｍであり、更に前記酸化マグネシウムの含有量は、ノボラック型フェノール樹脂に対して、０．３〜５．０重量％であるフェノール樹脂成形材料。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノボラック型フェノール樹脂と、一次粒子の平均粒径が５〜３０ｎｍの酸化マグネシウムとを含有することを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
【請求項２】
前記酸化マグネシウムの二次粒子の平均粒径は５０〜２００ｎｍである請求項１に記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項３】
前記酸化マグネシウムの含有量は、前記ノボラック型フェノール樹脂に対して、０．３〜５．０重量％である請求項１又は２に記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項４】
前記ノボラック型フェノール樹脂の含有量は、成形材料全体に対して、２０〜５０重量％である請求項１〜３のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項５】
更に、無機充填材を含むものである請求項１〜４のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項６】
前記無機充填材の含有量は、成形材料全体に対して、４５〜７５重量％である請求項５に記載のフェノール樹脂成形材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェノール樹脂成形材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェノール樹脂は、優れた耐熱性、機械的強度及び寸法特性を有することから自動車や産業機械或いは家電製品などに使用されている。しかしながら、成形時に硬化反応させ賦形するため成形サイクルが長くなり、生産性において熱可塑性のエンプラを用いた場合に比べ劣るため、成形品のコストが高くなってしまう。これを補うため、従来は併用する硬化助剤の量を増やしたり、オルソ結合比の高いノボラック樹脂を用いることで速硬化性を付与し、ハイサイクル化を図ることが成されてきた。
しかしながら、これらの手法は、硬化速度が極度に速くなるため生産性が悪化したり、成形条件幅が非常に狭くなり成形途中で硬化してしまうなどの問題があった。また、硬化助剤の粒度は従来０．３μｍから１００μｍ程度のものが使用されているが、この粒度の硬化助剤が多くなると、硬化助剤が成形品に発生するクラックの起点となる確率が高くなり、機械的強度の低下やばらつきが大きくなるという不具合も生じやすく、このため、こうした不具合を解消し且つ硬化特性の向上が可能な技術が必要となっていた。
硬化助剤としては、レゾール型フェノール樹脂に酸化マグネシウムとアミン系硬化剤を併用することが公開されている（例えば、特許文献１参照）が、上記問題点の解決を目的としてはいない。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６１７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、フェノール樹脂が有する特性を損なうことなく、機械的強度が良好であり、且つ成形性、硬化特性に優れたフェノール樹脂成形材料を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のフェノール樹脂成形材料は、以下の本発明（１）〜（６）により達成される。
（１）ノボラック型フェノール樹脂と、一次粒子の平均粒径が５〜３０ｎｍの酸化マグネシウムとを含有することを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
（２）前記酸化マグネシウムの二次粒子の平均粒径は５０〜２００ｎｍである（１）に記載のフェノール樹脂成形材料。
（３）前記酸化マグネシウムの含有量は、前記ノボラック型フェノール樹脂に対して、０．３〜５．０重量％である（１）又は（２）に記載のフェノール樹脂成形材料。
（４）前記ノボラック型フェノール樹脂の含有量は、成形材料全体に対して、２０〜５０重量％である（１）〜（３）のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
（５）更に、無機充填材を含むものである（１）〜（４）のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
（６）前記無機充填材の含有量は、成形材料全体に対して、４５〜７５重量％である（５）に記載のフェノール樹脂成形材料。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、機械的強度が良好で且つ硬化特性に優れたフェノール樹脂成形材料であり、自動車用、汎用機械用、家庭電化製品用及びその周辺機器用等に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明について詳細を説明する。
本発明のフェノール樹脂成形材料（以下、「成形材料」ということがある）は、ノボラック型フェノール樹脂と、一次粒子の平均粒径が５〜３０ｎｍの酸化マグネシウムとを含有することを特徴とする。
【０００８】
本発明で用いるノボラック型フェノール樹脂は、特に限定されるものではないが、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等が挙げられる。これらの中でも、フェノールノボラック樹脂が成形性、コスト面で好ましい。
また、通常、ノボラック型フェノール樹脂の硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを使用する。ヘキサメチレンテトラミンの含有量は、ノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対し、１０〜２０重量部が好ましい。
ノボラック型フェノール樹脂の含有量は特に限定されないが、成形材料全体に対して、２０〜５０重量％であることが好ましい。更に好ましくは、３０〜４５重量％である。ノボラック型フェノール樹脂の含有量が上記下限値未満であると、成形材料の生産が困難となるばかりか材料の流動性が低下するため成形が困難になるといった問題が生じることがある。また、上記上限値を越えると成形収縮や後収縮による寸法変化が大きくなるため所定の成形品寸法を維持することが難しい場合がある。
【０００９】
本発明の成形材料においては、一次粒子の平均粒径が５〜３０ｎｍである酸化マグネシウムを用いることを特徴とする。このような酸化マグネシウム粒子は、一次粒子の形態で存在している場合は勿論、これが凝集した二次粒子の形態においても、ノボラック型フェノール樹脂と反応できる表面積が大きい。これにより、硬化性を向上させることができるとともに、含有量を低減させることができる。
【００１０】
そして、上記酸化マグネシウムの二次粒子の平均粒径は特に限定されないが、５０〜２００ｎｍであることが好ましい。
これにより、本発明の成形材料中において酸化マグネシウムは、このような微小な二次粒子、あるいは、成形材料化する際に材料混合物に付与される撹拌、混合、混練などのエネルギーによりこの二次粒子が凝集解離してさらに細かくなった形態の粒子として存在することができると考えられる。これらの形態の酸化マグネシウム粒子は、従来のミクロンレベルのオーダーのものより細かく、成形材料中において高い分散性を有するので、ノボラック型フェノール樹脂との硬化反応をより高い精度で均一に行うことができ、硬化物に均一な硬化性を付与することができる。
【００１１】
本発明の成形材料において、上記酸化マグネシウムの含有量は特に限定されないが、ノボラック型フェノール樹脂に対して、０．３〜５．０重量％であることが好ましい。さらに好ましくは０．５〜１．５重量％である。
通常、従来の比較的大きな粒径を有する酸化マグネシウムをノボラック型フェノール樹脂の硬化助剤として用いる場合、ノボラック型フェノール樹脂に対して５．１〜６．０重量％を配合するが、本発明の成形材料においては、上記平均粒径を有するものを用いるので、このように含有量を低減させることができる。
【００１２】
また、本発明の成形材料においては、充填材として無機充填材を用いることができる。
無機充填材としては、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、クレー、炭酸カルシウム、タルク、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、シリカ、ワラストナイト、ロックウール、マイカなどが挙げられ、これらを単独、或いは２種類以上配合して用いることができる。
本発明の成形材料において、無機充填材を用いる場合、その含有量としては特に限定されないが、成形材料全体に対して４５〜７５重量％が好ましい。更に５０〜６０重量％が好ましい。上記下限値を下回ると成形収縮や後収縮による寸法変化が大きくなるため所定の成形品寸法を維持することが難しい場合がある。また上記上限値を超えた場合、成形材料の生産が困難となるばかりか材料の流動性が低下するため成形が困難になるといった問題が生じることがある。
【００１３】
本発明の成形材料を製造する方法は、通常の方法が採用される。例えば、上記配合物を所定の配合割合で混合し、更に着色剤、硬化触媒等を加え加熱ロールにより混練し、シート状にしたものを顆粒状に粉砕して得られる。このとき酸化マグネシウムをフェノール樹脂と事前に溶融混合、或いは粉砕混合して用いてもよい。
【００１４】
本発明の成形材料は、圧縮成形、トランスファ成形、射出成形などの通常の成形方法により成形して成形品を得ることができる。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００１６】
（実施例１）
ノボラック型フェノール樹脂３５重量％、ヘキサメチレンテトラミン５重量％、ガラス繊維４０重量％、炭酸カルシウム１５．８５重量％、酸化マグネシウムＡ０．１５重量％、着色剤２重量％、離型剤２重量％を配合した原料混合物を、９０℃の加熱ロールにより３分間混練した後取り出し、粉砕し顆粒状に粉砕して成形材料を得た。
【００１７】
（実施例２）
炭酸カルシウムを１５．９５重量％に増量、酸化マグネシウムＡを０．０５重量％に減量した以外は実施例１と同様にして成形材料を得た。
【００１８】
（比較例１）
ノボラック型フェノール樹脂３５重量％、ヘキサメチレンテトラミン５重量％、ガラス繊維４０重量％、炭酸カルシウム１４重量％、酸化マグネシウムＢ２重量％、着色剤２重量％、離型剤２重量％を配合した原料混合物を９０℃の加熱ロールにより３分間混練した後取り出し、粉砕し顆粒状に粉砕して、成形材料を得た。
【００１９】
（比較例２）
炭酸カルシウムを１５．８５重量％に増量、酸化マグネシウムＢを０．１５重量％に減量した以外は、比較例１と同様にして成形材料を得た。
【００２０】
（比較例３）
炭酸カルシウムを１３重量％に減量、酸化マグネシウムＢを３重量％に増量した以外は比較例１と同様にして成形材料を得た。
【００２１】
【表１】
2006083320.tif 000002
【００２２】
実施例および比較例に用いた各配合成分は以下のとおりである。
（１）ノボラック型フェノール樹脂：住友ベークライト社製ＰＲ−５０７１６
（２）ヘキサメチレンテトラミン：住友精化社製ウロトロピン
（３）ガラス繊維：日本板硝子社製チョップドストランドＲＥＳ（繊維長１〜３ｍｍ、繊維径１０〜１３μｍ）
（４）炭酸カルシウム：日東粉化社製ＳＳ８０
（５）酸化マグネシウムＡ：ホソカワミクロン社製、一次粒子の平均粒径２０ｎｍ、二次粒子の平均粒径１００ｎｍ
（６）酸化マグネシウムＢ：神島化学社製、一次粒子の平均粒径４００ｎｍ、二次粒子の平均粒径２μｍ
（７）着色剤：カーボンブラック
（８）離型剤：ステアリン酸カルシウム
【００２３】
表１の特性の内、バーコル硬度は、トランスファー成形によりφ＝５０×３ｍｍｔの成形品を１５秒間及び２５秒間で硬化させ、脱型１０秒後の硬度を測定した。このときの数値が高いほど硬化度が高いことを示している。
シリンダー内熱安定性は、前部９５℃、後部５０℃に加熱した射出成形機のシリンダー内に材料を滞留させ、３０秒間ごとに５分間まで滞留時間を変えていき、その時の射出時間を測定した。また、５分間まで滞留させることができずにヘッド硬化したものは、ヘッド硬化したときの滞留時間を記録した。
機械的強度測定用の試験片は、得られた成形材料を用いてトランスファー成形により作製した。成形条件は、金型温度１７５℃、硬化時間３分間とした。表１における各成形材料の特性は、以下の方法にて測定を実施した。
（１）曲げ強さ及び曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して測定した。
（２）シャルピー衝撃強さは、ＪＩＳ Ｋ ６９１１「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して測定した。
【００２４】
実施例１、２はいずれも、ノボラック型フェノール樹脂と、一次粒子の平均粒径が２０ｎｍである酸化マグネシウムを含有した本発明のフェノール樹脂成形材料であり、一次粒子の平均粒径が４００ｎｍである酸化マグネシウムを配合した比較例１と比べて、少量の配合で実質的に同等の硬化性、熱安定性、機械的強度を有する成形品を得ることができた。
比較例２は、一次粒子の平均粒径が４００ｎｍである酸化マグネシウムを実施例１と同量の配合量で用いたものであるが、硬化性、機械的強度に低下がみられた。また、比較例３は、一次粒子の平均粒径が４００ｎｍである酸化マグネシウムを多く配合し、実施例と同等の硬化性を確保することはできたが、硬化助剤の量が過剰であったため熱安定性が低下し、また、このような粒径の大きな酸化マグネシウムを多量に用いたことに起因すると考えられる機械的強度の低下がみられた。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のフェノール樹脂成形材料は、従来の粒径の大きな酸化マグネシウムを硬化助剤として使用したフェノール樹脂成形材料に比べ少量配合で硬化性、成形性が同等で機械的強度に優れた特性を発揮する。このため、このフェノール樹脂成形材料は、自動車用部品、汎用機械用部品、家庭電化製品用部品等の機構部品用途に好適に適用されるものである。